도전성 페이스트 및 이를 사용한 기재 document_id A220623039838

본 발명은 산화 은(Ag2O)과 유기 은 착화합물을 포함하는 저온소성형 도전성 페이스트 및 이를 사용한 기재에 관한 것이다. 일반적인 도전성 페이스트는 도전성 금속입자를 수지 등에 분산시킨 것으로서, 도전성 금속입자로는 전기전도성이 높고 산화가 어려운 은(Ag)을 주로 사용한다. 종래의 도전성 페이스트는 고온 소성형과 폴리머형으로 분류되었는데, 고온 소성형은 500℃ 이상의 고온 가열을 통해 금속 입자간을 융착하여 연속적인 도전막을 형성함으로써, 약 6 μΩcm 이하의 비저항을 가질 수 있었다. 한편, 폴리머형은 기재와의 밀착성, 금속 입자의 분산성, 및 도장성 향상을 목적으로 은 입자와 수지를 혼합한 것으로서, 약 150℃ 정도의 온도로 가열하면 수지가 경화되고, 이에 따라 금속입자 간 접촉이 생겨 도전막이 형성될 수 있으며, 약 15 μΩcm 이하의 비저항을 발현할 수 있었다. 그러나, 고온소성형은 소성온도가 높기 때문에 적용할 수 있는 기재에 한계가 있다는 문제점이 있으며, 폴리머형은 고온소성형에 비해 전기전도성이 충분치 못하다는 단점이 있었다. 이러한 두 가지 페이스트의 단점을 보완하기 위한 혼성형 페이스트로서 최근, 저온 소성형 은 화합물 페이스트가 소개되었다. 즉, 고온 소성형과 같이 비교적 높은 전기전도성을 가지면서도, 폴리머 형처럼 낮은 소성온도를 갖는 것이 이러한 저온 소성형 은 화합물 페이스트의 특징이다. 저온 소성형 은화합물 페이스트는 일반적으로 입자 상태의 산화 은과 3급 지방산 은 염을 함유하며, 산화 은과 3급 지방산 은 염을 혼합하여 페이스트를 만들 때, 유기용매에 녹아 있는 3급 지방산 은 염이 산화 은을 분쇄하여 수백 nm의 미립자로 만드는 윤활제 역할을 함과 동시에 미립자상 산화 은의 분산을 안정화시키는 역할도 한다. 또한, 저온 소성형 은화합물 페이스트는 수지를 포함하지 않더라도 페이스트 상이 될 수 있어, 코팅에 적합한 점도를 가질 수 있다. 또한 은화합물 페이스트를 가열하면 산화 은이 저온에서 환원되어 은 입자를 만드는 것과 동시에 3급 지방산 은 염이 분해되어 은을 석출할 수 있으며, 상기 지방산 은 염으로부터 석출된 은은 산화 은으로부터 환원되어 생성된 은 입자들 사이에 융착되어 조밀한 도전막을 형성할 수 있다. 즉, 은 입자간에 수지 등의 절연물질을 포함하지 않고 은 입자 사이의 융착에 의해 약 6 μΩcm 이하의 비저항을 가질 수 있다. 그러나, 상기의 저온 소성형 은화합물 페이스트를 소성하기 위해서는 150℃ 정도의 온도에서 최소 20분 이상의 가열이 필요하므로, 플라스틱 필름을 기재로 이용한 롤 공정에 있어, 일반적으로 사용되는 PET 필름과 같은 기재를 사용하기 힘들다는 문제점이 있으며, 또한 소성을 위한 공정시간이 길다는 것도 문제된다. 그리고, 특정 용매에만 잘 용해되는 탄소수 10이상의 3급 지방산 은 염을 사용해야 한다는 재료 구성의 단점 또한 페이스트 물성 조절에 있어 걸림돌이 될 수 있다. 상기의 3급 지방산 은 염의 용해를 위한 특정 용매로서는 주로 BCA(butyl carbitol acetate)나 terpineol이 사용되는데, 이 들 용매는 pattern 인쇄 시 많이 사용되는 실리콘 수지를 쉽게 팽윤시키므로 미세한 인쇄패턴의 정밀도를 저하시키는 원인이 된다. 그리고 탄소수 10이상인 3급 지방산 은 염을 저온 소성형 페이스트에 사용하는 경우, 기재에 도포시 초기 밀도가 낮고, 상대적인 은(Ag) 함량이 낮아 소성 전후 박막의 두께의 차이가 크기 때문에 결과적으로 전기전도성 막이 높은 면저항을 갖는 단점이 있다. 도포 밀도와 은 함량을 높일 수 있는 1급 지방산 은 염의 경우, 일반적인 유기용매에 대한 용해성이 나쁘다고 알려져 있으며, 이는 상기 유기 은 염이 복합착물형 고분자를 형성하기 때문인 것으로 알려져 있다. 따라서, 1급 지방산 은 염을 그 자체로 저온 소성형 은화합물 페이스트에 사용하기에는 난점이 있다.